台湾电池协会
理事长
李桐进
承德科技股份有限公司
副总经理暨技术长
周志勳
德州仪器工业股份有限公司
电源应用经理
郭怀天
维电科技股份有限公司
总经理
刘宏彦
我们提供本研讨会主讲者同意授权的演讲档案,欢迎参与来宾下载。
如果遇到档案无法下载,请检查您的电脑是否有以下状况,而造成下载问题:
电池技术的发展,主要受到3C产品及日渐崛起的电动车及储能市场的需求所左右。首先,在消费性电子产品所需的电池方面,近年由于手机等移动设备几乎是无止尽地追求性能提高及功能增加,因此对于电池长效性带来更严苛的考验,也就是要在现有的轻薄化设计中,以更少的电池提供更高的电容量,电池能量密度的提升几乎已到了走火入魔的地步。
在2016年闹得沸沸沸扬扬的三星Note 7电池爆炸事件,个中原因就是Samsung集团旗下的Samsung SDI将电池体积能量密度一举扩充至691Wh/L,导致电芯隔离膜厚度太薄,电池的不安全性升高。套句台湾电池协会理事长李桐进所言,「电池是需要呼吸空间的,不
3C装置的电池爆炸事件频传,促使3C装置制造业者及消费者越来越重视电池安全议题,在这样的氛围下,辉能科技的固态锂电池较以往更受到瞩目。该公司结合软性电路板推出的「软板薄型锂陶瓷电池」,不仅具备高水准的安全性,且由于能自由弯曲且薄型化,所以适用于各种应用,包括3C产品、穿戴式装置、电动车,甚至是国防、航太等领域。
采用固态电解质 避开燃烧爆炸风险
不同于一般的锂电池采用液态或胶态电解液,因此会有隔离膜被穿刺;导致电池电解液漏出,甚至爆炸起火的风险存在,辉能的锂电池采用固态锂陶瓷电解质(Lithium-Ceram
在三星Samsung的Note7电池连番发生爆炸事件后,手机的电池安全性一时成为当红议题,事实上,另一个领域更是绝对容不下电池有一丝一毫的安全疑虑,那就是电动车应用。随着全球主要国家大力推动电动车,以电动车取代燃油车已是确定的方向,而影响此目标实现速度的关键因素之一,就是高能量及高安全性动力锂电池的开发和量产进度。
工研院材化所陈金铭博士表示,「不同于一般3C产品的短生命周期,汽车的产品周期拉长许多,用于电动车的动力锂电池需至少保障10年的安全期限。」基本上,动力锂电池技术的研发方向相当明确,包括保障安全性、提高电池能量及缩短充电时间。
在各种电池种类中,台湾产学研界对于燃料电池的讨论声量在近年相对较小,然而,根据元智大学燃料电池中心主任翁芳柏的观察指出,「台湾投入燃料电池领域的业者在2016年显然较以往活跃许多,近期更出现明显回温。」
事实上,自2011年起,美国的Bloom Energy所生产的SOFC系统,其中有5成以上元件就是由台湾供应。美国Bloom Energy的SOFC系统一年的安装量约30∼40MW,主要市场是北美的数据库中心,台湾目前参与Bloom Energy燃料电池产业链的业者包括康舒及高力热处理公司等,供应的年产值(2014年)约有20亿元。
数种燃料电池中最
全世界第一款超级电容在1970年代上市,至今已历经数十年发展,然而超级电容并非电阻、电感及电容等标准被动元件,因此许多电子工程师无法充分掌握超级电容的特性,造成超级电容的市场普及进展有限。不过,自1997年就开始发展超级电容器的唯电科技团队,在历经漫长的开发时期后,已有多款产品获客户青睐使用于应用端产品。
毫法拉电容量 可提升瞬间功率
超级电容是由两个多孔性的平板和电解质所组成。当施加电压于平板,正极平板会吸附电解质的负离子,同时负极平板吸附电解质的正离子,当超级电容放电时,正极平板和负极平板会同时释放电
台湾电池产业要进一步发展,首要条件是必须要有足够的内需市场支撑,如此才能扩大生产规模进而降低成本,赋予台湾电池产业足够的竞争力。对此,于2016年接任台湾电池协会一职的倍特利能源科技公司董事长李桐进指出,「政府的再生能源政策预期将带动台湾储能系统的内需市场,这将是台湾电池产业的一次契机,不容错过。」
推动储能政策 导入循环经济思维
有监于台湾电池产业亟需储能市场此一舞台,李桐进接任数月以来积极与政府相关单位沟通及推动储能相关政策。整体而言,电池储能系统(Battery Energy Storage Sy
随着电动车及储能市场规模成形,对于锂电池的消耗量大增,Tesla本身预估在其锂电池工厂产能全开的情况下,2020年就将消耗8,000公吨的锂原料,因此过去不曾让人烦恼的锂原料供应,近来却成为锂电池发展的隐忧之一。
根据美国地质调查局于2015年初估计,全球锂资源约为3,950万公吨,具备商业开采价值的锂储备量则仅有1,351.9万公吨,而如果电动车与能源储存市场快速进展,则全球一年锂原料需求至2040年可能高达80万吨,如此一来,锂原料在17年内就会被使用殆尽。
因此,在规划电池产业的长期布局时,极度缺乏天然资源的台湾势必要将原材料的取得考量在内,
朱雅琳台北
锂电池为主的动力电池市场大幅度的成长,从早期笔记本电脑与各式各样的移动设备的电池组(Battery Pack)产品,转变到电动车所需要的动力电池的产品线,随着美轮美奂的电动车与电动巴士市场持续发烧热卖,以及各国政府的大力鼓吹奖励与补助政策奏效,一举带动动力电池强劲需求,国际上相关的大型电力电池生产投资案,动则数十亿元以上的投资,受到万方的瞩目。
承德科技在电池的检测设备市场上已经31年,所开发电池产品制造与验证的测试解决方案,在业界久负盛名,技术长周志勳博士从2013年受邀加入承德科技后,除了顺利承接日系电池芯大厂的检测设备订单之外,几
赖品如台北
横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics;ST;纽约证券交易所代码:STM)的TSU111低功耗运算放大器,芯片封装面积仅1.2mmx1.3mm,具备900nA的典型工作电流,将其类比电路的尺寸和功耗降至最低,并适用于医疗监视、穿戴式设备、气体检漏仪、pH传感器、红外线动作传感器和支付标签。
TSU111极低的工作电流,如同一般电容的漏电流,耗尽一颗220mAh的CR2032钮扣电池需要长达25年。因此,这款运算放大器对整体系统功耗的影响是微乎其微。
同时,TSU
台北林仁钧
近几年不乏听闻电子产品而导致意外的情况。主要原因大多是个人电脑或手机的锂电池过热、着火而造成意外。锂电池为何会产生异常的热或是着火?研究显示,很可能是电池内部短路所造成。
而金属颗粒穿过了隔离膜常常就是造成短路的主因。因此为了安全性考量,检验锂电池中的正极、负极及隔离膜中的金属粒子是非常重要的。EA8000 X-Ray具备了快速检验与识别元素并具有高分辨率等特性。
EA8000 X-Ray能够快速检测及识别元素,在燃料电池和锂离子二次电池的电极板中分辨大约20微米直径的金属微粒。锂离子二次电池和燃料电池中电极材料及
随着新能源、物联网(IoT)、绿能交通领域的演进,从移动设备、机动设备乃至交通工具,对电池元件能量密度、电池续航力及管理技术的优化需求一再提升。观察目前全球科技产业发展趋势,电池新应用多围绕在IoT/Beacon可携式、移动式消费性穿戴装置产品、电动汽摩托车及新能源材料等领域。在新能源、绿能节碳成主流的时代,电池技术及安全的进化与劲化,将成为竞争市场胜出的重要关键。
综观电池领域,2016火热的议题不外乎围绕在韩国科技大厂手机自燃事件。尽管业者针对起火事件报告尚未正式出炉,但业界推测手机起火原因不只是单纯电池问题,除了过度扩充电池容量之外,也可能是电芯隔离膜设计
电池技术及应用的高速发展,进而带动3C消费性电子产品、IoT联网设备,以及日渐崛起的电动车、储能产业电池使用的多样性。尤其全球各国逐渐对环境永续、绿能产业的重视,电池设备如何延长生命周期、降低使用风险、提升二次利用等循环经济效益,便成为电池产业未来重点方向。
随着物联网(IoT)生态圈的逐渐成形,各种移动联网设备、消费性电子产品皆需要更稳定的电力供应,因此在电池技术革新上,为了回应能量密度提升、电流稳定、低能耗等需求,在现有的轻薄化设计,用更少量电池提供更高电容量,则成为电池业者不断追求的目标。当然从学研单位研发的新材料技术,同时也帮助电池产业在化学材料结合电学的应用上,
积极发展电池储能技术,储电系统是台湾未来必须抢攻的产业机会。台湾电池协会理事长李桐进指出,大陆过去5∼10年成立100多家电池厂,近年更投入5,000亿台币提升电池相关技术,台湾跟周边国家例如日韩、大陆竞争时,电池的关键技术核心在系统控制。所以在储电系统这块,台湾应积极发展再生能源提升发电配比,同时解决尖峰用电问题,才能建立内需市场实绩,扩大产业出海口。
储能系统是一项对未来再生能源电网发展,带来革命性变化的技术。目前各类技术处于快速发展阶段,台湾应采取多元鼓励策略,储电系统加速在新能源发电和用户端的试点应用。
观察国际市场发展趋势,欧盟再生能源并网
过去从生产到消费讲究一次式线性经济,但随着环保意识高涨,以及电动车在全球市场逐渐开拓商机,如何让相关组件(例如电池)达到二次使用的回收效益,将是未来循环经济的追求目标。
承德科技副总经理暨技术长周志勳指出,承德科技在电池检测设备市场具有31年资历,从前端研发,中端生产、检测,末端电池寿命周期的健康状态诊断测试,已涵盖汰役后的梯次应用支持,提供相当完整的解决方案。
为了实现循环经济的可能性,在电动车汰役电池设计及商业布局有四点需要思考:1. 重新设计产品、2. 重新设计制程、3. 建立反向物流(回收)系统、4. 重新设计商业模式。
电源技术方案是德州仪器长期重要的关注领域,针对笔记本电脑与手机充电架构设计考量议题,德州仪器电源应用经理郭怀天首先提到,欧盟2013年一份报告中指出,过去不同手机型号拥有各自充电器规格,由于手机充电器快速替换间接造成环境污染,因此开始对共享性充电器(Common Charger)产生需求,所以市面才开始广泛使用USB Connector。
不过随手机应用软件功能越多,对电流、电力续行要求也逐渐提升,现有USB规范USB2.0, USB3.1, bc1.2规格已不足够。因应需求Type C顺势问世具备高整合度、功能强、可传大电力等优点,其特点包含24-pin可反插、支持US
锂离子二次电池(LIB)目前广泛运用在笔记本电脑、手机及电动车领域,也就是人们日常使用中与锂电池的接触息息相关。2016年智能手机锂电池意外事件,让电池厂对电芯、正负极材料的选用更为谨慎,如何在电池生产阶段做到材料测试、进料检验等源头把关,进而提升锂电池使用良率及可靠性更显重要。
纬利副总经理余传宗指出,由于锂电池的能量密度需求一再提升,但高能量密度却容易导致热失控、着火等安全问题,追溯其可能原因,应是电池内部金属污染物所造成的电池短路所引发。为了提升金属异物管理技术,避免电池内部短路潜在风险,目前业界由日立推出、纬利代理的锂离子电池用X射线异物分析仪EA8000,针对电池
随着物联网被视为下个科技大事,IoT、Beacon联网装置设备的电池需求进而带动超级电容的应用。电池使用效率在电池模块是2.6AH、负载电流3.76A设定下,观察电池模块重负载的温度效应,发现一般电池的能量热损耗温度增加24.9℃,但导入超级电容5mF后,温度仅升高6.5度℃,随着大幅降低电池的热损耗,可达到延长电池使用时效的效益。
唯电科技总经理刘宏彦指出,电池模块闪光负载将产生压降。也就是电池模块开始有重负载,连续拍照与闪光使得电池过度放电而造成电压降低,电位不稳定、温度升高就可能意外当机等问题。但加装超级电容即大幅改善电池过放电问题,提升电池电压稳定、电池回电快速。
由于锂电池具有高能量密度、高安全性、高功率充放电、长循环寿命等特性,预估2020年全球锂电池市场达144GWh。尤其动力锂电池的应用,将高度使用在电动车(50GWh)与电动巴士(17GWh)。
台湾目前锂电池产业现况,整体锂电池产值超过1,235亿台币,主要以3C及轻型电动车辆电池模块为主达1,100亿、电池芯约50亿,锂电池材料约85亿(包括正极负极电解液铜箔等),其中锂电池材料年均成长率11%。因应电动车与储能系统需求,可预期未来锂电池材料需求将大幅成长,进而带动台湾锂电池产业的发展。
目前台湾有哪些新能源材料开始导入到电动车电池?工研院